土力學與地基基礎課程設計(樁基礎)

1、土力學與地基基礎課程設計樁基礎工程設計（適用于土木工程類專業(yè)）編寫人：林智勇福建工程學院土木工程系2010-10-31目 錄第1部分 樁基礎設計任務書 . . 1（一）設計題目 . . 1 （二）設計內容 . . 2 （三）設計要求 . . 2 （四）參考資料 . . 2 第2部分 樁基礎設計指導書 . . 3（一）必要的資料準備 . . 3 （二）選定樁型、樁長和截面尺寸 . . 3 （三）確定單樁豎向及水平承載力特征值，確定樁數(shù)并進行樁的布置 . 3 （四）樁身結構設計 . . 4 （五）樁基承載力驗算 . . 5 （六）承臺設計 . . 6 （七）繪施工圖、施工說明 . . 7第1部分

2、樁基礎設計任務書（一）設計題目某住宅樓樁基礎設計(1設計資料 1、建筑場地土層按其成因土的特征和力學性質的不同自上而下劃分為四層，物理力學指標見下表?？辈槠陂g測得地下水水位深為2.0m, 地下水水質分析結果表明，本場地下水無腐蝕性。建筑安全等級為2級，已知上部框架結構由柱子傳來的荷載：V =3200kN,M=400kN m ，H = 50kN； 柱的截面尺寸為：400×400mm ； 承臺底面埋深：D 2.0m 。2、根據(jù)地質資料，以粉質粘土(2為樁尖持力層，鋼筋混凝土預制樁斷面尺寸為300×300，樁長為10.0m3、樁身資料： 混凝土為C30，軸心抗壓強度設計值fc 1

3、5MPa ，彎曲強度設計值為fm 16.5MPa ，主筋采用：416，強度設計值：fy 310MPa4、承臺設計資料：混凝土為C30，軸心抗壓強度設計值為fc 15MPa ，彎曲抗壓強度設計值為fm 1.5MPa 。 附：1）：土層主要物理力學指標； 2）：單樁靜載荷試驗曲線。 附表二：（二）設計內容（1）搜集工程地質資料和設計資料 （2）選擇樁型、樁端持力層及樁身截面 （3）確定單樁豎向承載力標準值和設計值 （4）初步選擇承臺尺寸 （5）確定樁數(shù)及其平面布置（6）單樁承載力驗算和樁身結構驗算（7）進行軟弱下臥層（若存在）驗算和沉降計算 （8）承臺結構設計及驗算（9）基礎施工圖設計，包括樁的平

4、面布置圖，樁身配筋圖，承臺配筋和必要的施工說明。（三）設計要求計算書要求 書寫工整、數(shù)字準確、圖文并茂。制圖要求 所有圖線、圖例尺寸和標注方法均應符合新的制圖標準，圖 紙上所有漢字和數(shù)字均應書寫端正、排列整齊、筆畫清晰，中文書寫為仿宋字。設計時間 七天。（四）參考資料1 中華人民共和國行業(yè)標準. 建筑樁基技術規(guī)范JGJ94-2008. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008 2 中華人民共和國國家標準. 建筑地基基礎設計規(guī)范GB5007-2002. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002 3 莫海鴻等. 高校土木工程專業(yè)指導委員會規(guī)劃推薦教材. 基礎工程. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003第2部分

5、樁基礎設計指導書樁基礎設計步驟如下：（一）必要的資料準備樁基設計前必須具備的資料主要有：1. 建筑物資料：包括建筑物的形式、荷載及其性質、建筑物的安全等級、抗震設防烈度等；2. 巖土工程勘察報告：包括詳細勘測的地質條件、承載力、室內實驗、原位試驗結果等。3. 當?shù)厥┕C具和技術條件：如排放泥漿和棄土的條件以及水、電、施工材料供應等；4. 環(huán)境條件：包括相鄰建筑物的安全等級、基礎形式和埋置深度，周圍建筑物對于噪聲的要求等；5. 檢測條件及當?shù)貥痘┕そ涷?。（二）選定樁型、樁長和截面尺寸1. 樁的類型在對以上收集資料進行分析研究的基礎上，針對土層分布情況，考慮施工條件、設備和技術等因素，決定采用端

6、承樁還是摩擦樁，擠土樁還是非擠土樁。2. 確定樁長由持力層的深度和荷載大小確定樁長、樁截面尺寸，同時進行初步設計與驗算。樁身進入持力層的深度應考慮地質條件、荷載和施工工藝，一般為1到3倍樁徑；對于嵌巖灌注樁，樁周嵌入微風化或中等風化巖體的最小深度不宜小于0.5m 。當持力層下存在軟弱下臥層時，樁端以下硬持力層厚度不宜小于4d 。3. 確定樁的截面尺寸常見樁基截面尺寸為：1. 現(xiàn)場預制方樁，樁身混凝土強度和截面尺寸自定；2. 高強PHC 管樁，樁身混凝土強度C80，截面尺寸300mm 、400 mm 或500 mm ；3. 沉管灌注樁，樁身混凝土強度C30，截面尺寸；4. 鉆孔灌注樁，樁身混凝土

7、強度C30，截面尺寸600 mm-1000 mm；5. 其它樁型，樁身混凝土強度C25-C40。（三）確定單樁豎向及水平承載力特征值，確定樁數(shù)并進行樁的布置1. 單樁豎向承載力特征值根據(jù)單樁靜載荷試驗，將單樁豎向極限承載力uQ 除以安全系數(shù)2，作為單樁豎向承載力特征值 Ra 。 2.單樁水平承載力特征值 對于混凝土預制樁、鋼樁、樁身全截面配筋率大于 0.65%的灌注樁，根據(jù)靜 載試驗結果取試樁在地面處水平位移為 10mm（或 6mm）所對應的荷載為單樁水平 承載為特征值 RHa 。 對于樁身配筋率小于 0.65%的灌注樁，取單樁水平靜載 試驗的臨界荷載 H cr 為單樁水平承載力特征值 RHa

8、 。 當缺少單樁水平靜載試驗資料時，對于樁身配筋率小于 0.65%的灌注 樁，其單樁水平承載力特征值 RHa 估算式為： RHa = ag m ftW0 z .N (1.25 + 22 r g (1 ± N nm g m ft An 對于預制樁、鋼樁、樁身配筋率不小于 0.65%的灌注樁，其單樁水平承載力 特征值為： RHa = a 3 EI x n x 0a 3. 確定樁數(shù)及平面布置 獨立柱： n³ Fk + Gk Ra Qk + Gk Ra 墻下： n³ 這里荷載為標準組合，n 為初估樁數(shù)，取整數(shù)。 偏心受壓時， 對于偏心距固定的樁基，如果樁的布置使得群樁橫截

9、面的重心 與荷載合力作用點重合，則仍可按上式估定樁數(shù)，否則，樁的根數(shù)應按上式確定 的增加 1020。 通常樁的中心距宜取（34） d ；擴底灌注樁的中心距不小于擴底直徑的 1.5 倍； 當擴底直徑大于 2 m 時， 樁端擴底凈距不小于 1 m ， 擴底直徑不大于 3 d 。 樁距要求、布置形式等詳見建筑樁基技術規(guī)范 。 （四）樁身結構設計 樁身混凝土強度應滿足樁的承載力設計要求。 樁軸心受壓時 Q £ A p f cj c 4 這里的 Q 是扣除承臺和其上土自重后， 象英語荷載效應基本組合的單樁豎向 力設計值。 打入式預制樁的最小配筋率不宜小于 0.8；靜壓預制樁的最小配筋率不宜 小

10、于 0.6；灌注樁最小配筋率不宜小于 0.20.65。 配筋長度： 1）受水平荷載和彎矩較大的樁，配筋長度應通過計算確定。 2）樁基承臺下存在淤泥、淤泥質土或液化土層時，配筋長度應穿過淤泥、 淤泥質土或液化土層。 3）坡地岸邊的樁、8 度及 8 度以上地震區(qū)的樁、抗拔樁、嵌巖端承樁應通 長配筋。 4）樁徑大于 600mm 的鉆孔灌注樁，構造鋼筋的長度不宜小于樁長的 2/3。 （五）樁基承載力驗算 樁頂荷載 Qk = Qik = Fk + Gk n Fk + Gk M xk yi M yk xi ± ± n å yi2 å xi2 H ik = Hk n

11、1. 單樁承載力驗算 Qk £ Ra Qk max £ 1.2 Ra Qk min ³ 0 H ik £ RHa 不論樁周土的類別如何，單樁的豎向受震承載力均可提高 25%。對于抗震設 防區(qū)必須進行抗震驗算的樁基，可按下列公式驗算單樁的豎向承載力： Qk £ 1.25 Ra Qk max £ 1.5Ra 2. 群樁沉降計算 對摩擦樁應進行樁基沉降計算， 取正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準永久組 合，采用等效作用分層總和法兩種方法分別計算。 5 s = yy e s ' = yy e å p0 j å j =1

12、 i =1 m n zij a ij - z( i -1 j a (i -1 j Esi £ D 3. 樁基軟弱下臥層承載力驗算 如果在持力層下有軟弱下臥層，還應計算下臥層的承載力。 s z + g m z £ f az sz = ( Fk + Gk ) - 2 ( A0 + B0 ) × å qsik li ( A0 + 2t × tgq ) + ( B0 + 2t × tgq ) （六）承臺設計 設計承臺埋深、尺寸，除滿足構造要求外，還應計算抗彎、抗剪、抗沖切。 1. 受彎計算 M x = å N iYi M y = &

13、#229; Ni X i 2. 受沖切計算 （1）柱對承臺沖切的承載力 1）受柱沖切的承載力 F Fl £ 2b hp b 0um ft h0 Fl = F - å Qi b0 = 0.84 l + 0.2 2）樁下矩形獨立承臺受柱沖切的承載力 6 Fl £ 2 é b 0 x ( bc + a0 y ) + b 0 y ( hc + a0 x ) ù b hp f t h0 ë û b 0x = 0.84 l 0 x + 0.2 b0y = 0.84 l 0 y + 0.2 l0 x = a0 x h0 l0 y = a0

14、 y h0 3）樁下矩形獨立階形承臺受上階沖切的承載力 Fl £ 2 é b1x ( b1 + a1 y ) + b1 y ( h1 + a1x ) ù b hp f t h10 ë û b1x = l1 y = 0.84 l1x + 0.2 a1 y b1 y = l1 y = 0.84 l1 y + 0.2 a1 y h10 h10 （2）位于柱沖切破壞錐體以外的基樁對承臺的沖切 多樁矩形承臺角樁的沖切承載力 a1 y é a ù N l £ ê b1x (c2 + + b1 y (c1 + 1x ú b hp f t h0 2 2 û ë b1x = 0.56 l1 x + 0.2 b1y = 0.56 l1 y + 0.2 l1 x = a1 x h0 l1 y = a1 y h